Investigadores descubren restos del sistema solar primitivo

El tamaño de muestra de NWA 11119 fue similar al de una pelota de béisbol. Crédito: Universidad de Nuevo México

Los científicos creen que el sistema solar se formó hace unos 4.600 millones de años cuando una nube de gas y polvo colapsó bajo la gravedad posiblemente desencadenada por una explosión cataclísmica de una estrella masiva cercana o una supernova. Cuando esta nube colapsó, formó un disco giratorio con el sol en el centro.

Desde entonces, los científicos han podido establecer la formación del sistema solar pieza por pieza. Ahora, una nueva investigación ha permitido a los científicos de la Universidad de Nuevo México, la Universidad Estatal de Arizona y el Centro Espacial Johnson de la NASA agregar otra pieza a ese rompecabezas con el descubrimiento del meteorito ígneo más antiguo que haya existido .

La investigación, titulada "Volcanismo rico en sílice en el Sistema Solar Temprano con fecha de 4,565 Ga", se publicó hoy en Nature Communications . Esta investigación proporciona evidencia directa de que las rocas corticales ricas en sílice desarrolladas químicamente se formaron en planetesimales en los primeros 10 millones de años antes de la formación de los planetas terrestres y ayuda a los científicos a comprender mejor las complejidades de la formación de planetas.

Concepción artística de un disco protoplanetario. Crédito: NASA

"La edad de este meteorito es del meteorito ígneo más antiguo jamás registrado", dijo el profesor y director del Instituto de Meteoritos de la UNM, Carl Agee. "No solo es un tipo de roca extremadamente inusual, sino que nos dice que no todos los asteroides tienen el mismo aspecto. Algunos se parecen a la corteza de la Tierra porque son de color claro y están llenos de SiO2. Estos no solo existen. , pero ocurrió durante uno de los primeros eventos volcánicos que tuvo lugar en el sistema solar ".

La investigación comenzó a desarrollarse en la UNM cuando la estudiante graduada y autora principal, Poorna Srinivasan, le pidió a Agee ideas sobre su tesis doctoral. Agee tenía una roca de la corteza aún por estudiar que fue encontrada en una duna de arena en Mauritania por un nómada que recibió de un comerciante de meteoritos. La roca era de un color más claro que la mayoría de los meteoritos y estaba entrecruzada con cristales verdes, cavidades y rodeada por una masa fundida templada. Dio la muestra a Srinivasan, quien comenzó a estudiar la mineralogía de la roca, Northwest Africa (NWA) 11119.

Utilizando una microsonda electrónica y una tomografía computarizada (TC) en las instalaciones del Centro Espacial Johnson de la UNM y la NASA, Srinivasan comenzó a examinar la composición y la mineralogía de la roca. Srinivasan comenzó a notar las complejidades de NWA 11119 y notó la inusual corteza de fusión verde claro, el meteorito acondrita rico en sílice que contiene información que amplía sustancialmente el conocimiento científico que involucra el rango de composiciones de roca volcánica dentro de los primeros 3,5 millones de años de creación del sistema solar.

"La mineralogía de esta roca es muy, muy diferente de cualquier cosa en la que hayamos trabajado antes", dijo Srinivasan. "Examiné la mineralogía para comprender todas las fases que componen el meteorito. Una de las cosas principales que vimos primero fueron los grandes cristales de sílice de tridimita, que es similar al cuarzo mineral. Cuando realizamos más análisis de imagen para cuantificar el tridimita, descubrimos que la cantidad presente era un asombroso 30 por ciento del total del meteorito; esta cantidad es desconocida en los meteoritos y solo se encuentra en estos niveles en ciertas rocas volcánicas de la Tierra ".

Parte de la investigación de Srinivasan también implicó tratar de descubrir a través del análisis químico e isotópico de qué cuerpo podría ser el meteorito. Utilizando isótopos de oxígeno hechos en colaboración con la Dra. Karen Ziegler en el laboratorio del Centro de Isótopos Estables (CSI) de la UNM, pudo determinar que definitivamente era extraterrestre.

"Basado en los isótopos de oxígeno, sabemos que es de una fuente extraterrestre en algún lugar del sistema solar, pero en realidad no podemos identificarlo con un cuerpo conocido que haya sido visto con un telescopio", dijo Srinivasan. "Sin embargo, a través de los valores isotópicos medidos, posiblemente pudimos vincularlo con otros dos meteoritos inusuales (Northwest Africa 7235 y Almahata Sitta) sugiriendo que todos ellos son del mismo cuerpo parental, tal vez un cuerpo grande y geológicamente complejo que se formó en el sistema solar primitivo".

Una posibilidad es que este cuerpo parental se rompió por una colisión con otro asteroide o planetesimal y algunos de sus fragmentos expulsados ​​finalmente alcanzaron la órbita de la Tierra, cayeron a través de la atmósfera y terminaron como meteoritos en el suelo, en el caso de NWA 11119, cayendo en Mauritania en un momento desconocido en el pasado.

"Los isótopos de oxígeno de NWA11119, NWA 7235 y Almahata Sitta son todos idénticos, pero esta roca - NWA 11119 - se destaca como algo completamente diferente de cualquiera de los más de 40,000 meteoritos que se han encontrado en la Tierra", dijo Srinivasan.

Además, se realizó una investigación utilizando una espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente en el Laboratorio de Cosmoquímica y Geocronología de Isótopos (ICGL) en el Centro de Estudios de Meteoritos en la Universidad Estatal de Arizona para determinar la edad precisa de formación del meteorito. La investigación confirmó que NWA 11119 es el meteorito ígneo más antiguo jamás registrado en 4,565 millones de años.

"El propósito de esta investigación fue comprender el origen y el tiempo de formación de un meteorito ígneo inusualmente rico en sílice", dice el coautor y director del Centro de Estudios de Meteoritos de ASU, Meenakshi Wadhwa. "La mayoría de otros meteoritos asteroidales ígneos conocidos tienen composiciones 'basálticas' que tienen una abundancia mucho menor de sílice, por lo que queríamos comprender cómo y cuándo se formó este único meteorito rico en sílice en la corteza de un cuerpo asteroidal en el Sistema Solar primitivo".

La mayoría de los meteoritos se forman a través de la colisión de asteroides que orbitan alrededor del sol en una región llamada cinturón de asteroides. Los asteroides son los restos de la formación de la formación del sistema solar hace unos 4.6 mil millones de años. Los rangos de composición química de meteoritos ígneos antiguos, o acondritas, son clave para comprender la diversidad y la evolución geoquímica de los bloques de construcción planetarios. Los meteoritos acondríticos registran los primeros episodios de vulcanismo y formación de costras, la mayoría de los cuales son basálticos.

Mapa de rayos X de color falso de NWA 11119 que muestra fenocristales de tamaño de mm de sílice, clinoenstatita, augita y plagioclasa. La zonificación no se observó en los fenocristales de sílice o piroxeno, pero la zonificación normal aparece en los fenocristales de plagioclasa. Los fenocristales están rodeados por una masa de tierra templada que consta de cristales altamente zonificados que varían en tamaño desde un submicrómetro hasta cientos de micrómetros.

"El meteorito estudiado es diferente a cualquier otro meteorito conocido", dice Daniel Dunlap, estudiante de posgrado de ASU School of Earth and Space Exploration. "Tiene la mayor abundancia de sílice y la edad más antigua (4,565 millones de años) de cualquier meteorito ígneo conocido. Meteoritos como este fueron los precursores de la formación de planetas y representan un paso crítico en la evolución de los cuerpos rocosos en nuestro sistema solar. "

"Esta investigación es clave para la formación de los bloques de construcción de los planetas al principio del sistema solar", dijo Agee. "Cuando miramos hacia fuera del sistema solar hoy, vemos cuerpos completamente formados, planetas, asteroides, cometas y demás. Entonces, nuestra curiosidad siempre nos empuja a hacer la pregunta: ¿cómo se formaron? ¿Cómo se formó la Tierra? "Esto es básicamente una parte faltante del rompecabezas que ahora hemos encontrado que nos dice que estos procesos ígneos actúan como pequeños hornos altos que están derritiendo rocas y procesando todos los sólidos del sistema solar. En definitiva, así es como se forjan los planetas".

Más información: Poorna Srinivasan et al. El volcanismo rico en sílice en el sistema solar primitivo data de 4.565 Ga, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038 / s41467-018-05501-0

Referencias: Nature Communications, Universidad de Nuevo México